TW201314129A - 發光二極體照明燈具 - Google Patents

Abstract

一種發光二極體照明燈具，包含發光二極體模組與燈殼。發光二極體模組係包含發出藍光之藍光發光二極體及紅色螢光層。紅色螢光層係配置於藍光之路徑上，其吸收藍光發光二極體之藍光而產生紅光。燈殼包含黃色螢光層且用以覆蓋發光二極體模組，其中黃色螢光層吸收藍光與紅光後產生照明用白光。

Description

發光二極體照明燈具

本發明是有關於一種發光二極體照明燈具，且特別是有關於一種雙層螢光粉的發光二極體照明燈具。

發光二極體(Light-Emitting Diode，簡稱LED)是一種半導體元件，其係利用電子電洞的相互結合將能量以光的形式釋發，是利用電能直接轉化為光能的原理，在半導體內正負極兩個端子施加電壓，當電流通過，使電子與電洞相結合時，剩餘能量便以光的形式釋放，依其使用的材料的不同，其能階高低使光子能量產生不同波長的光線。加正向電壓時，發光二極體能發出單色、不連續的光，這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分，可使發光二極體發出近紫外線、可見光或紅外線的光。簡單來說，發光二極體是二十一世紀的環保光源，具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。

現今各種發光二極體產品已經在市面銷售，但是仍然需要針對降低成本及提昇發光二極體光源的照明效果進行改進，前述功效的增進也是本創作之目的。

因此，本發明之一實施態樣是在提供一種發光二極體照明燈具，其包含發光二極體模組與燈殼。發光二極體模組係包含發出藍光之複數個藍光發光二極體及至少一紅色螢光層。紅色螢光層配置於藍光之光路徑上，其吸收藍光發光二極體之藍光而產生紅光。燈殼係覆蓋發光二極體模組，且包含黃色螢光層。黃色螢光層吸收藍光與紅光而產生照明用白光。更詳細地說，燈殼中部份藍光會與紅光混合而成紫光，且黃色螢光層吸收紫光而產生照明用白光。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之一實施例，紅色螢光層可藉由封裝膠而封裝在藍光發光二極體中形成發光二極體模組。而紅色螢光層與封裝膠之重量比可小於或等於50%。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之另一實施例，黃色螢光層可塗佈於燈殼之朝向發光二極體模組之內面。塗佈時，黃色螢光層與燈殼之面積比可小於1，且黃色螢光層之厚度可以隨著與發光二極體模組之夾角而連續性地變化，也就是可以不均勻地塗佈，例如：厚度可在10~100μm之範圍中變化。而當與發光二極體模組之夾角為90度時，黃色螢光層之厚度可以為最厚。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之又一實施例，燈殼可為半圓球狀且具有一最大直徑，最大直徑可大於發光二極體模組之最大寬度。且燈殼可以形成密封空間以阻絕外界空氣。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之再一實施例，藍光發光二極體可以徑向對稱之方式排列在發光二極體模組上。

本發明之另一實施態樣是在提供一種發光二極體照明燈具，其包含發光二極體模組與燈殼。發光二極體模組包含發出藍光之藍光發光二極體及紅色螢光封裝膠。紅色螢光封裝膠具有紅色螢光粉與封裝膠，且紅色螢光粉吸收藍光發光二極體之藍光而產生紅光，紅光又混合藍光而成紫光。燈殼係覆蓋發光二極體模組，且包含黃色螢光層。黃色螢光層吸收藍光、紅光與紫光而產生照明用白光。而紅色螢光粉與封裝膠之重量比可小於或等於50%。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之一實施例，黃色螢光層可塗佈於燈殼之朝向發光二極體模組之內面。塗佈時，黃色螢光層與燈殼之面積比可小於1，且黃色螢光層之厚度可以隨著與發光二極體模組之夾角而連續性地變化，也就是可以不均勻地塗佈，例如：厚度可在10~100μm之範圍中變化。而當與發光二極體模組之夾角為90度時，黃色螢光層之厚度可以為最厚。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之又一實施例，燈殼可為半圓球狀且具有一最大直徑，最大直徑可大於發光二極體模組之最大寬度。且燈殼可以形成密封空間以阻絕外界空氣。

在上述實施態樣中，根據本揭示內容之再一實施例，藍光發光二極體可以徑向對稱之方式排列在發光二極體模組上。

藉此，本揭示內容之發光二極體照明燈具可以利用低成本之藍光發光二極體，與雙層螢光粉(靠近發光二極體之紅色螢光粉及靠近燈殼之黃色螢光粉)之結構達到在照明光譜上具有更多彈性的較佳的發光二極體照明燈具。

本揭示內容定義紅色螢光層或紅色螢光粉所激發之光線名為紅光，卻並非限制其色溫與頻譜表現。同樣地，對於藍光發光二極體之藍光與黃色螢光層皆為形容詞或名詞表述，並非限定其色溫為絕對之色溫表現。

第1圖是依照本發明之第一實施方式的一種發光二極體照明燈具示意圖。第1圖之發光二極體照明燈具100包含發光二極體模組110與燈殼120。發光二極體模組110係包含發出藍光之藍光發光二極體112及紅色螢光層180。紅色螢光層180配置於藍光之光路徑上，其吸收藍光發光二極體112之藍光而產生紅光。燈殼120係覆蓋發光二極體模組110，且包含黃色螢光層130。黃色螢光層130吸收藍光與紅光而產生照明用白光。更詳細地說，燈殼中部份藍光會與紅光混合而成紫光，且黃色螢光層130吸收紫光而產生照明用白光。依據紅色螢光層180中螢光粉之比例與黃色螢光層130中螢光粉之比例可以調配出彈性的照明用白光。且由於紅色螢光層180十分接近發光二極體模組111，故微量之紅色螢光粉便可以先對藍光發光二極體112之藍光進行光線處理，因此可以降低製造成本。

燈殼120係用以包覆發光二極體模組110，可以和發光二極體模組110之電路板111藉由抽真空或填入氣體形成密封狀態，亦可為非密封狀態。此燈殼120之主要材質為矽、玻璃或者塑膠材質，可參雜其他元素如：鈉、鉀、硼等等，且可以為任意厚度、尺寸及形狀，像是圓形、橢圓形、方形、金字塔形、皿型、盆型、火焰型、梯形、不規則形等。

若要減輕藍光發光二極體112熱衰減的影響，也可以增加散熱裝置於電路板111中(散熱鰭片或散熱機構可使用習知技術實現)。第1圖的省略下半部係連接至口金(係指球泡燈之燈口)，可使用現行通用規格E27、E26、E17等等，故第1圖中未示。

第2圖係繪示依照本發明第二實施方式的一種發光二極體照明燈具示意圖。第2圖之發光二極體照明燈具100包含紫光發光二極體170與燈殼120。紫光發光二極體170包含發出藍光之藍光發光二極體112及紅色螢光封裝膠150。紅色螢光封裝膠150包含紅色螢光粉190與封裝膠140，且紅色螢光粉190吸收藍光發光二極體112之藍光而產生紅光，紅光又混合藍光而成紫光。請參考第7圖，可以得知藉由將紅色螢光粉與藍光發光二極體結合可以達到上述效果。另外，燈殼120係覆蓋發光二極體模組，且包含黃色螢光層130。黃色螢光層130吸收藍光、紅光與紫光而產生照明用白光。且由於紅色螢光粉190藉由封裝膠140與藍光發光二極體112共同封裝，故微量之紅色螢光粉190便可以吸收藍光發光二極體112之藍光而產生紅光。舉例而言，紅色螢光粉190與封裝膠140之重量比可小於或等於50%。

細言之，當需要色溫為冷白色系之照明光時，則紅色螢光粉190與封裝膠140之重量比可為0.5%。又當需要色溫為暖白色系之照明光時，則紅色螢光粉190與封裝膠140之重量比可為2.5%。此比例當適不同照明需求而作適度彈性之變更。

而發光二極體之發光強度原本就是有方向性的，也就是正向時，射出光線之強度最大，越偏側面則光強度越小。易言之，發光二極體正向的光線強度最大，然後逐漸下降。因此黃色螢光層130之厚度可以為均勻或非均勻式塗布。第3圖係繪示可應用於上述任一實施方式的黃色螢光層130厚度變化示意圖。在第3圖中，若將燈殼120粗略分成ABC三個區域。A區域的中心點約略與發光二極體模組110(如第1圖之水平置放)間具有夾角θ_A=90度。B區域的中心點約略與發光二極體模組110(如第1圖之水平置放)間具有夾角θ_B=45度。C區域的中心點約略與發光二極體模組110(如第1圖之水平置放)間具有夾角θ_C=30度。則A區域厚度可以為最大，B區域可以為A區域的60~100%，C區域的厚度可以微A區域的30~100%。而各區域間厚度的調整可以藉由調整塗佈液配方、黏度比重、轉速、風量、溫度等等來實現不同比率的螢光粉層厚度。

第4圖係繪示可應用於上述任一實施方式的燈殼120實施例示意圖。第4圖之燈殼120為半圓球型且具有一最大直徑P，而發光二極體模組110的電路板111為對應之圓形並具有最大直徑Q，H為P至Q的距離。只要P＞Q，便可以增加發光二極體照明燈具之發光角度且增加光通量，如超過180度之發光角度。

第5圖係繪示可應用於上述任一實施方式的燈殼另一實施例示意圖。第5圖之燈殼120為球形。利用球型的燈殼120僅需將黃色螢光層130塗布於燈殼120之朝向發光二極體模組之內面。此時，黃色螢光層130與該燈殼120之面積比小於1，也就是說，黃色螢光層130僅須塗布在發光二極體模組之光路徑上即可。如此一來，可以適度降低成本。而燈殼120沒有塗佈黃色螢光層130的部份可以經過表面處理而利用反射作用將光線反射以激發給黃色螢光層130，使得發光角度更大。

請參考第6A、6B圖，其繪示可應用於上述任一實施方式的發光二極體配置圖。第6A圖中可見以20顆發光二極體為例之配置圖，其具有由內而外的三個配位圓D、E、F。而配位圓D上，徑向對稱分布有3個發光二極體；配位圓E上，徑向對稱分布有6個發光二極體；配位圓F上，徑向對稱分布有11個發光二極體。但每個配位圓上的發光二極體並非成等距排列。第6B圖中可見以電路板或模組之中心發散之徑向對稱分布，共有6條發散配位線，每條配位發散線上可依需求配置發光二極體，如3顆或4顆。

而發光二極體模組之電路板111上並不限定只能設置同一種發光二極體。舉例來說，第6A、6B圖之配位圓D可以配置藍光發光二極體；配位圓E上可以配置紫光發光二極體；而配位圓F又可以配置藍光發光二極體。任何熟習此項技藝者，都可以因應需求而做各種變動。

由上述實施方式可知，應用本發明可以利用低成本之藍光發光二極體，與雙層螢光粉(靠近發光二極體之紅色螢光粉及靠近燈殼之黃色螢光粉)之結構達到在照明光譜上具有更多彈性發光二極體照明燈具。如調整出暖色系的照明暖白光源，或者是冷色系的照明冷白光源，於是可以突破以往用發光二極體照明燈具取代傳統光源時最難克服的演色性或光譜問題。同時，藉由靠近發光二極體之紅色螢光粉及靠近燈殼之黃色螢光粉技術，便可以有效降低熱源對於螢光粉的不良影響。

依據本發明第二實施方式之發光二極體照明燈具可以達到表1之量測結果。其較傳統的封裝發光二極體照明燈具在色溫、色度、光通量都可以達到有較佳的表現，例如：具有較輕微的漂移量與消耗率。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．發光二極體照明燈具

110．．．發光二極體模組

111．．．電路板

112．．．藍光發光二極體

120．．．燈殼

130．．．黃色螢光層

140．．．封裝膠

150．．．紅色螢光封裝膠

170．．．紫光發光二極體

180．．．紅色螢光層

190．．．紅色螢光粉

A、B、C．．．燈殼之區域

D、E、F．．．配位圓

P．．．燈殼之最大直徑

Q．．．發光二極體模組之寬度

H．．．P與Q之距離

θ_A~θ_C．．．夾角

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖是依照本發明之第一實施方式的一種發光二極體照明燈具示意圖。

第2圖係繪示依照本發明第二實施方式的一種發光二極體照明燈具示意圖。

第3圖係繪示可應用於上述任一實施方式的黃色螢光層厚度變化示意圖。

第4圖係繪示可應用於上述任一實施方式的燈殼實施例示意圖。

第5圖係繪示可應用於上述任一實施方式的燈殼另一實施例示意圖。

第6A、6B圖係繪示可應用於上述任一實施方式的發光二極體配置圖。

第7圖係繪示可應用於上述任一實施方式的紫光發光二極體之波段光譜圖。

100．．．發光二極體照明燈具

120．．．燈殼

130．．．黃色螢光層

170．．．紫光發光二極體

190．．．紅色螢光粉

110．．．發光二極體模組

111．．．電路板

112．．．藍光發光二極體

140．．．封裝膠

150．．．紅色螢光封裝膠

Claims (22)

1. 一種發光二極體照明燈具，包含：一發光二極體模組，包含：複數個藍光發光二極體，發出一藍光；及至少一紅色螢光層，配置於該藍光之一光路徑上，其吸收該藍光發光二極體之該藍光而產生一紅光；以及一燈殼，其覆蓋該發光二極體模組，且包含一黃色螢光層，該黃色螢光層吸收該藍光與該紅光而產生一白光。
2. 如請求項1所述之發光二極體照明燈具，其中該藍光之一部分與該紅光混合而成一紫光，且該黃色螢光層吸收該紫光而產生該白光。
3. 如請求項1所述之發光二極體照明燈具，其中該紅色螢光層藉由一封裝膠而封裝在該藍光發光二極體中。
4. 如請求項3所述之發光二極體照明燈具，其中該紅色螢光層與該封裝膠之一重量比小於或等於50%。
5. 如請求項1所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層塗佈於該燈殼之朝向該發光二極體模組之一內面。
6. 如請求項5所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層與該燈殼之一面積比小於1。
7. 如請求項5所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層之厚度隨著與該發光二極體模組之一夾角而連續性地變化。
8. 如請求項7所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層之厚度為10~100μm。
9. 如請求項8所述之發光二極體照明燈具，其中該夾角為90度時，該黃色螢光層之厚度為最厚。
10. 如請求項1所述之發光二極體照明燈具，其中該燈殼為半圓球狀且具有一最大直徑，該最大直徑大於該發光二極體模組之一寬度。
11. 如請求項10所述之發光二極體照明燈具，其中該燈殼形成一密封空間。
12. 如請求項1所述之發光二極體照明燈具，其中該些藍光發光二極體以徑向對稱之方式排列在該發光二極體模組上。
13. 一種發光二極體照明燈具，包含：一發光二極體模組，包含：至少一藍光發光二極體，發出一藍光；及至少一紅色螢光封裝膠，用以封裝該藍光發光二極體，且包含一紅色螢光粉與一封裝膠，該紅色螢光粉吸收該藍光發光二極體之該藍光而產生一紅光，該紅光混合該藍光而成一紫光；以及一燈殼，其覆蓋該發光二極體模組，且包含一黃色螢光層，該黃色螢光層吸收該藍光、該紅光與該紫光而產生一白光。
14. 如請求項13所述之發光二極體照明燈具，其中該紅色螢光粉與該封裝膠之一重量比小於或等於50%。
15. 如請求項13所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層塗佈於該燈殼之朝向該發光二極體模組之一內面。
16. 如請求項15所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層與該燈殼之一面積比小於1。
17. 如請求項15所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層之厚度隨著與該發光二極體模組之一夾角而連續性地變化。
18. 如請求項17所述之發光二極體照明燈具，其中該黃色螢光層之厚度為10~100μm。
19. 如請求項18所述之發光二極體照明燈具，其中該夾角為90度時，該黃色螢光層之厚度為最厚。
20. 如請求項13所述之發光二極體照明燈具，其中該燈殼為半圓球狀且具有一最大直徑，該最大直徑大於該發光二極體模組之一寬度。
21. 如請求項20所述之發光二極體照明燈具，其中該燈殼形成一密封空間。
22. 如請求項13所述之發光二極體照明燈具，其中該藍光發光二極體以徑向對稱之方式排列在發光二極體模組上。